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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024176014
(43)【公開日】2024-12-19
(54)【発明の名称】電気ボイラ
(51)【国際特許分類】
F22B 1/28 20060101AFI20241212BHJP
F22B 21/16 20060101ALI20241212BHJP
F22B 37/50 20060101ALI20241212BHJP
F22B 37/26 20060101ALI20241212BHJP
F22B 37/14 20060101ALI20241212BHJP
F22D 11/00 20060101ALI20241212BHJP
F22B 37/22 20060101ALI20241212BHJP
F22B 37/54 20060101ALI20241212BHJP
F22B 37/78 20060101ALI20241212BHJP
F22B 37/38 20060101ALI20241212BHJP
【ＦＩ】
F22B1/28 Z
F22B21/16
F22B37/50
F22B37/26 Z
F22B37/14
F22D11/00 K
F22B37/22 A
F22B37/54 B
F22B37/78
F22B37/38 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023094195
(22)【出願日】2023-06-07
(71)【出願人】
【識別番号】000175272
【氏名又は名称】三浦工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】岡本 裕介
(72)【発明者】
【氏名】藤原 慎太郎
(72)【発明者】
【氏名】高橋 滉
(57)【要約】
【課題】設置の容易性を確保しつつ、出力を増大させるのに適した構造の電気ボイラを提供すること。
【解決手段】電気ボイラ１は、水平面内でＸ方向（第１方向）に延びる第１下部管寄せ２ａと、水平面内でＸ方向（第１方向）と直交するＹ方向（第２方向）に並んで配置された第２下部管寄せ２ｂと、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの各々に、複数ずつ配置されるとともに上方に延びる水管３と、複数の水管３の各々と上昇管５を介して接続した１つの上部管寄せ６と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】電気ボイラ１は、水平面内でＸ方向（第１方向）に延びる第１下部管寄せ２ａと、水平面内でＸ方向（第１方向）と直交するＹ方向（第２方向）に並んで配置された第２下部管寄せ２ｂと、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの各々に、複数ずつ配置されるとともに上方に延びる水管３と、複数の水管３の各々と上昇管５を介して接続した１つの上部管寄せ６と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水平面内で第１方向に延びる第１下部管寄せと、
前記水平面内で前記第１方向と直交する第２方向に並んで配置された第２下部管寄せと、
前記第１下部管寄せ及び前記第２下部管寄せの各々に、複数ずつ配置されるとともに上方に延びる水管と、
複数の前記水管の各々と上昇管を介して接続した１つの上部管寄せと、を備える、
電気ボイラ。
前記水平面内で前記第１方向と直交する第２方向に並んで配置された第２下部管寄せと、
前記第１下部管寄せ及び前記第２下部管寄せの各々に、複数ずつ配置されるとともに上方に延びる水管と、
複数の前記水管の各々と上昇管を介して接続した１つの上部管寄せと、を備える、
電気ボイラ。
【請求項2】
前記第１下部管寄せ及び前記第２下部管寄せの各々を連通させる連通部を有する排水管をさらに備える、
請求項１に記載の電気ボイラ。
請求項１に記載の電気ボイラ。
【請求項3】
前記上部管寄せに又はセパレータに接続され、分岐部で分岐して前記第１下部管寄せ及び前記第２下部管寄せの各々に接続する降水管をさらに備える、
請求項１に記載の電気ボイラ。
請求項１に記載の電気ボイラ。
【請求項4】
前記第１下部管寄せ及び前記第２下部管寄せの各々に接続された給水管をさらに備え、
前記給水管は、少なくとも前記第１下部管寄せ又は前記第２下部管寄せの前記第１方向の中間位置に接続される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の電気ボイラ。
前記給水管は、少なくとも前記第１下部管寄せ又は前記第２下部管寄せの前記第１方向の中間位置に接続される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の電気ボイラ。
【請求項5】
前記給水管は、少なくとも前記第１下部管寄せ又は前記第２下部管寄せの前記第１方向の内部において前記第１方向の一端側と他端側とに向いた給水口を有する、
請求項４に記載の電気ボイラ。
請求項４に記載の電気ボイラ。
【請求項6】
前記上部管寄せと、前記第１下部管寄せ又は前記第２下部管寄せの少なくとも一方とに、検出器接続管を介して接続された水位検出器をさらに備え、
前記検出器接続管と、前記降水管と、排水管とが、共に、前記第１下部管寄せ又は前記第２下部管寄せにおける前記第１方向の一端側に配置されている、
請求項３に記載の電気ボイラ。
前記検出器接続管と、前記降水管と、排水管とが、共に、前記第１下部管寄せ又は前記第２下部管寄せにおける前記第１方向の一端側に配置されている、
請求項３に記載の電気ボイラ。
【請求項7】
前記降水管は、前記上部管寄せと前記分岐部との間に、濃縮排水口を有する、
請求項３に記載の電気ボイラ。
請求項３に記載の電気ボイラ。
【請求項8】
前記降水管は、前記分岐部と前記濃縮排水口との間に、水質計測部をさらに有する、
請求項７に記載の電気ボイラ。
請求項７に記載の電気ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書で開示する技術は、電気ボイラに関する。
【背景技術】
【0002】
電気ヒータで水を加熱する電気ボイラが知られている。特許文献１では、上部管寄せと下部管寄せとの間に上下方向に延びる３本の水管が配列され、各水管内に電気ヒータが設置されている。３本の水管は、直管状の下部管寄せの長さ方向に沿って並ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１０－１６９３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
電気ボイラの出力を増大する場合、電気ヒータを大型化する手法と、水管の本数を増やす手法とがある。電気ヒータを大型化する場合、水管及び電気ヒータが長大化するため、メンテナンス時の電気ヒータの着脱の作業性が低下するという課題がある。水管の本数を増やす場合、水管数を増やすために上部管寄せ及び下部管寄せを延長することになるので、缶体（上部管寄せ、各水管、下部管寄せを含む構造体）が全体として細長い形状になる。そのため、缶体の設置領域（フットプリント）が細長くなるので設置場所の確保が難しくなり、缶体が細長い柵のような形状になるので倒れやすく不安定になるという課題がある。設置の容易性を確保しつつ出力を増大させるのに適した構造の電気ボイラが望まれる。
【0005】
本明細書で開示する技術は、設置の容易性を確保しつつ、出力を増大させるのに適した構造の電気ボイラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本明細書は、電気ボイラを開示する。電気ボイラは、水平面内で第１方向に延びる第１下部管寄せと、水平面内で第１方向と直交する第２方向に並んで配置された第２下部管寄せと、第１下部管寄せ及び第２下部管寄せの各々に、複数ずつ配置されるとともに上方に延びる水管と、複数の水管の各々と上昇管を介して接続した１つの上部管寄せと、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本明細書で開示する技術によれば、設置の容易性を確保しつつ、出力を増大させるのに適した構造の電気ボイラが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【0010】
本実施形態においては、３次元直交座標系を規定し、３次元直交座標系に基づいて各部の位置関係について説明する。水平面内で互いに直交する２つの方向を、それぞれＸ方向、Ｙ方向とする。Ｘ方向の一方側をＸ１方向とし、Ｘ方向の他方側をＸ２方向とする。Ｘ方向及びＹ方向と直交する上下方向（鉛直方向）をＺ方向とする。
【0011】
＜電気ボイラ＞
図１は、本実施形態に係る電気ボイラ１の缶体ＷＳを模式的に示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る電気ボイラ１の一例を模式的に示す側面図である。図２は、電気ボイラ１の一部を断面で示す。図３は、本実施形態に係る電気ボイラ１の一例を模式的に示す上面図である。図４は、本実施形態に係る電気ボイラ１の一例を模式的に示す正面図である。
図１は、本実施形態に係る電気ボイラ１の缶体ＷＳを模式的に示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る電気ボイラ１の一例を模式的に示す側面図である。図２は、電気ボイラ１の一部を断面で示す。図３は、本実施形態に係る電気ボイラ１の一例を模式的に示す上面図である。図４は、本実施形態に係る電気ボイラ１の一例を模式的に示す正面図である。
【0012】
図１及び図２に示すように、電気ボイラ１は、第１下部管寄せ２ａと、第２下部管寄せ２ｂと、電気ヒータ４が装着された複数の水管３と、複数の水管３の各々と上昇管５を介して接続した１つの上部管寄せ６と、を備える。図２に示すように、電気ボイラ１は、給水装置２０と、水管３の水位を検出する水位検出器３０と、電気ボイラ１を制御する制御装置４０と、電気ヒータ４に電力を供給する電源４１とを備える。
【0013】
（下部管寄せ）
第１下部管寄せ２ａ、第２下部管寄せ２ｂ、各水管３、各上昇管５、及び上部管寄せ６の相互接続により、図１に示す缶体ＷＳが構成される。缶体ＷＳは、水の供給を受け入れ、蒸発させて、蒸気を導出するための収容体である。電気ボイラ１は、貫流式ボイラである。すなわち、複数の水管３の各々に電気ヒータ４が装着され、全ての水管３が上昇管５と接続する。
第１下部管寄せ２ａ、第２下部管寄せ２ｂ、各水管３、各上昇管５、及び上部管寄せ６の相互接続により、図１に示す缶体ＷＳが構成される。缶体ＷＳは、水の供給を受け入れ、蒸発させて、蒸気を導出するための収容体である。電気ボイラ１は、貫流式ボイラである。すなわち、複数の水管３の各々に電気ヒータ４が装着され、全ての水管３が上昇管５と接続する。
【0014】
図１の例では、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂは、水平面内でＸ方向（第１方向）に延びる。第２下部管寄せ２ｂは、水平面内でＸ方向（第１方向）と直交するＹ方向（第２方向）に並んで配置されている。第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂは、両端が封止された円筒管からなり、直線状に延びる。第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの円筒部は、ほぼ同一寸法を有する。
【0015】
第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂは、給水装置２０（図２参照）から供給された水を収容する容器である。第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂは、それぞれ複数（６本）ずつ、水管３が設けられている。第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂは、給水装置２０から供給された水を複数の水管３のそれぞれに分配する。図１に示すように、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂは、排水管７及び降水管８と接続している。第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂは、給水管９ａ、９ｂが１本ずつ接続している。
【0016】
（水管）
水管３は、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの各々に、複数ずつ配置されるとともに上方に延びる。第１下部管寄せ２ａには、６本の水管３がＸ方向に間隔を隔てて配列されている。第２下部管寄せ２ｂには、６本の水管３がＸ方向に間隔を隔てて配列されている。図３に示すように、隣り合う水管３の間隔（ピッチＬｐ）は、第１下部管寄せ２ａと第２下部管寄せ２ｂとでほぼ等しい。第１下部管寄せ２ａの各水管３と、第２下部管寄せ２ｂの各水管３とは、Ｘ方向において半ピッチ分ずれている。
水管３は、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの各々に、複数ずつ配置されるとともに上方に延びる。第１下部管寄せ２ａには、６本の水管３がＸ方向に間隔を隔てて配列されている。第２下部管寄せ２ｂには、６本の水管３がＸ方向に間隔を隔てて配列されている。図３に示すように、隣り合う水管３の間隔（ピッチＬｐ）は、第１下部管寄せ２ａと第２下部管寄せ２ｂとでほぼ等しい。第１下部管寄せ２ａの各水管３と、第２下部管寄せ２ｂの各水管３とは、Ｘ方向において半ピッチ分ずれている。
【0017】
水管３は、第１下部管寄せ２ａまたは第２下部管寄せ２ｂからの水を流通させる。水管３は、水を流通させる円筒管であり、直線状に延びる。水管３は、水管３の中心軸とＺ軸とが平行となるように配置されている。水管３の下端部が、第１下部管寄せ２ａまたは第２下部管寄せ２ｂの上部と連通している。
【0018】
（電気ヒータ）
図２に示すように、電気ヒータ４は、複数の水管３の各々の管上端から管内部に挿入されている。本実施形態では、合計１２本の水管３のそれぞれに１つずつ、合計１２個の電気ヒータ４が設けられている。電気ヒータ４は、直線棒状形状を有する。電気ヒータ４は、例えば、シーズヒータ、セラミックヒータ等である。電気ヒータ４の表面は、水管３の内面と間隙を介して対向する。電気ヒータ４の表面は、水管３の内部に供給された水と接触する。電気ヒータ４の表面と水とが接触することにより、水が加熱され、蒸気が生成される。
図２に示すように、電気ヒータ４は、複数の水管３の各々の管上端から管内部に挿入されている。本実施形態では、合計１２本の水管３のそれぞれに１つずつ、合計１２個の電気ヒータ４が設けられている。電気ヒータ４は、直線棒状形状を有する。電気ヒータ４は、例えば、シーズヒータ、セラミックヒータ等である。電気ヒータ４の表面は、水管３の内面と間隙を介して対向する。電気ヒータ４の表面は、水管３の内部に供給された水と接触する。電気ヒータ４の表面と水とが接触することにより、水が加熱され、蒸気が生成される。
【0019】
電気ヒータ４は、通電により発熱する発熱領域ＦＡと、非発熱領域ＮＡとを有する。非発熱領域ＮＡは、発熱領域ＦＡよりも上方に配置される。発熱領域ＦＡは、電気ヒータ４の下端部を含み、非発熱領域ＮＡよりもＺ方向の長さが大きい。非発熱領域ＮＡは、電気ヒータ４の上端部を含む。合計１２個の電気ヒータ４の一部または全部には、温度センサ（図示せず）が設けられる。温度センサは、発熱領域ＦＡの上部の温度を計測し、計測値に応じた信号を制御装置４０に出力する。
【0020】
（上昇管及び上部管寄せ）
図１に示すように、上昇管５は、水管３と上部管寄せ６とを接続する。上昇管５は、蒸気の流路を有する円筒管である。上昇管５は、水管３で生成された蒸気を流通させる。上昇管５の下端部が水管３の上部に接続される。上昇管５の上端部が上部管寄せ６の下部に接続される。水管３で生成された蒸気は、上昇管５を介して上部管寄せ６に供給される。上昇管５は、複数の水管３に１本ずつ（すなわち、合計１２本）設けられる。複数の上昇管５のそれぞれの上端部が、１本の上部管寄せ６に接続される。
図１に示すように、上昇管５は、水管３と上部管寄せ６とを接続する。上昇管５は、蒸気の流路を有する円筒管である。上昇管５は、水管３で生成された蒸気を流通させる。上昇管５の下端部が水管３の上部に接続される。上昇管５の上端部が上部管寄せ６の下部に接続される。水管３で生成された蒸気は、上昇管５を介して上部管寄せ６に供給される。上昇管５は、複数の水管３に１本ずつ（すなわち、合計１２本）設けられる。複数の上昇管５のそれぞれの上端部が、１本の上部管寄せ６に接続される。
【0021】
上部管寄せ６は、上昇管５から供給された蒸気を収容する。上部管寄せ６は、両端が封止された円筒管からなり、蒸気を収容する容器である。本実施形態では、上部管寄せ６は１本だけ設けられ、複数の水管３の各々と上昇管５を介して接続している。上部管寄せ６は、複数の上昇管５のそれぞれから供給された蒸気を受け入れて集合させる。
【0022】
図２に示すように、上部管寄せ６の上部に蒸気管１１が接続される。蒸気管１１には蒸気弁１２が配置される。蒸気弁１２が開くことにより、上部管寄せ６に収容されている蒸気の少なくとも一部が、蒸気管１１を介して排出される。
【0023】
上部管寄せ６は、水平面内で第１方向（Ｘ方向）に延びる。図４に示すように、上部管寄せ６は、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの各々に対してＹ方向にずれた位置に配置される。図４では、上部管寄せ６は、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂよりも、Ｙ方向の片側（図４中の左側）にずれた位置に配置されている。
【0024】
なお、上昇管５は、水管３の上部の側面にＹ方向に接続される。各上昇管５は、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの各水管３の上方領域を迂回して、上部管寄せ６に接続している。詳細には、第１下部管寄せ２ａの各水管３に接続した上昇管５は、接続部分からＹ方向に延びた後、Ｚ方向上方に屈曲して上部管寄せ６に接続している。第２下部管寄せ２ｂの各水管３に接続した上昇管５は、第１下部管寄せ２ａの水管３の間をＹ方向に通過した後、Ｚ方向上方に屈曲して上部管寄せ６に接続している。
【0025】
したがって、各水管３の上方領域には、上部管寄せ６及び各上昇管５が配置されずにメンテナンス作業スペースが確保されている。これにより、メンテナンスのために電気ヒータ４を水管３から上方に引き抜いて取り出す作業の際の作業性が向上する。
【0026】
（給水管）
給水管９ａ、９ｂは、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの各々に接続されている。図２（特に給水管９ｂを例示している）に示すように、給水管９ａ、９ｂは、少なくとも第１下部管寄せ２ａ又は第２下部管寄せ２ｂのＸ方向（第１方向）の中間位置に接続される。ここで、中間位置とは、水管３の配列における中間位置である。具体的には、給水管９ｂは、第２下部管寄せ２ｂの６本の水管３を３本ずつに区分する位置（中間位置）に接続している。同じく、給水管９ａは、第１下部管寄せ２ａの６本の水管３を３本ずつに区分する位置（中間位置）に接続している。給水管９ａの接続位置に対してＸ方向の一端側（Ｘ１側）と他端側（Ｘ２側）とに、それぞれ３本ずつの水管３が配置される。なお、第１下部管寄せ２ａ又は第２下部管寄せ２ｂにおける水管３の本数が奇数（２Ｎ＋１）の場合、中間位置は、水管３が一端側と他端側とでＮ本とＮ＋１本とに分かれる位置である。
給水管９ａ、９ｂは、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの各々に接続されている。図２（特に給水管９ｂを例示している）に示すように、給水管９ａ、９ｂは、少なくとも第１下部管寄せ２ａ又は第２下部管寄せ２ｂのＸ方向（第１方向）の中間位置に接続される。ここで、中間位置とは、水管３の配列における中間位置である。具体的には、給水管９ｂは、第２下部管寄せ２ｂの６本の水管３を３本ずつに区分する位置（中間位置）に接続している。同じく、給水管９ａは、第１下部管寄せ２ａの６本の水管３を３本ずつに区分する位置（中間位置）に接続している。給水管９ａの接続位置に対してＸ方向の一端側（Ｘ１側）と他端側（Ｘ２側）とに、それぞれ３本ずつの水管３が配置される。なお、第１下部管寄せ２ａ又は第２下部管寄せ２ｂにおける水管３の本数が奇数（２Ｎ＋１）の場合、中間位置は、水管３が一端側と他端側とでＮ本とＮ＋１本とに分かれる位置である。
【0027】
給水管９ａ、９ｂは、少なくとも第１下部管寄せ２ａ又は第２下部管寄せ２ｂのＸ方向（第１方向）の内部においてＸ方向（第１方向）の一端側と他端側とに向いた給水口ＳＰ１、ＳＰ２を有する。具体的には、第２下部管寄せ２ｂの内部に、Ｔ字型の管継手９ｃが配置されていて、給水管９ａ、９ｂの先端が管継手の入口に接続している。Ｔ字状に分岐した管継手９ｃの２つの開口が、Ｘ方向の一端側（Ｘ１側）と他端側（Ｘ２側）とに向けられており、それぞれ一対の給水口ＳＰ１、ＳＰ２を構成する。これにより、給水口ＳＰ１が、一端側の３本の水管３に向けて給水し、給水口ＳＰ２が、他端側の３本の水管３に向けて給水する。図２では給水管９ｂの給水口ＳＰ１、ＳＰ２のみを図示しているが、給水管９ａについても同様である。
【0028】
給水管９ａ、９ｂは、給水装置２０に接続している。給水装置２０は、給水管９ａ、９ｂと接続する給水分岐部２１と、給水ポンプ２２と、給水分岐部２１と給水ポンプ２２との間に設けられた給水弁２３とを有する。
【0029】
給水ポンプ２２は、給水弁２３、給水分岐部２１、各給水管９ａ、９ｂを介して、水を各第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂへ吐出する。これにより、各水管３に水が供給される。給水装置２０は、制御装置４０が給水ポンプ２２の回転数を制御することにより、単位時間当たりの給水量を調整可能である。給水弁２３は、給水分岐部２１への水の供給経路を開閉する。なお、給水弁２３が流量調整弁として機能する場合、給水弁２３によって、単位時間当たりの給水量が調整されてもよい。
【0030】
（排水管）
図１、図４に示すように、排水管７は、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの各々の下部に接続している。排水管７は、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂのＸ方向の一端部（各水管３よりもＸ１側）に接続（図２参照）している。
図１、図４に示すように、排水管７は、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの各々の下部に接続している。排水管７は、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂのＸ方向の一端部（各水管３よりもＸ１側）に接続（図２参照）している。
【0031】
排水管７は、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの各々を連通させる連通部７ａを有する。排水管７は、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂからそれぞれ下方に延びた後、Ｙ方向に互いに近づくように屈曲した管部７ｂ、７ｃを有し、管部７ｂ、７ｃがそれぞれ連通部７ａに接続している。連通部７ａはＴ字型の管継手である。連通部７ａは、Ｙ方向において第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの間に配置されている。排水管７は、連通部７ａから延びて合流させた水を排出する管部７ｄ（図１参照）を有する。管部７ｄには排水弁１３（図２参照）が配置される。排水弁１３が開くことにより、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂに収容されている水の少なくとも一部は、排水管７を介して排出（ブローと呼ばれる）される。
【0032】
本実施形態では、第１下部管寄せ２ａに配置された６本の水管３の系統と、第２下部管寄せ２ｂに配置された６本の水管３の系統との、２つの蒸気生成系統が別個に設けられている。連通部７ａは、２つの系統を互いに連通させることで、系統毎の蒸気生成量や水の分配量にばらつきが生じた場合でも、各水管３の水位をそろえる機能を果たす。
【0033】
また、図４に示すように、第１下部管寄せ２ａから連通部７ａまでの管部７ｂと、第２下部管寄せ２ｂから連通部７ａまでの管部７ｃとは、連通部７ａを中心にＹ方向に対称形状とされる。そのため、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂから連通部７ａまでの各流路抵抗が同等であり、ブロー時の排水量の均一性が向上する。
【0034】
（降水管）
降水管８は、上部管寄せ６に接続され、分岐部８ａで分岐して第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの各々に接続する。上部管寄せ６に流入する蒸気は、気水混合の湿り飽和蒸気であり、降水管８は、上部管寄せ６内に流入した水を、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂへ戻す。本実施形態に係る電気ボイラ１では、セパレータ（気液分離器、図示せず）を設置していないため降水管８は、上部管寄せ６に直接接続しているが、上部管寄せ６と降水管８との間にセパレータを設け、降水管８をセパレータに接続してもよい。
降水管８は、上部管寄せ６に接続され、分岐部８ａで分岐して第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの各々に接続する。上部管寄せ６に流入する蒸気は、気水混合の湿り飽和蒸気であり、降水管８は、上部管寄せ６内に流入した水を、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂへ戻す。本実施形態に係る電気ボイラ１では、セパレータ（気液分離器、図示せず）を設置していないため降水管８は、上部管寄せ６に直接接続しているが、上部管寄せ６と降水管８との間にセパレータを設け、降水管８をセパレータに接続してもよい。
【0035】
図１に示すように、降水管８は、上部管寄せ６のＸ方向の一端部（各上昇管５よりもＸ１側）と、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂのＸ方向の一端部（各水管３よりもＸ１側）とを接続する。図４に示すように、降水管８は、分岐部８ａと、管部８ｂ～８ｄとで構成される、管部８ｂの上端部は、上部管寄せ６の下部に接続している。管部８ｂは、上部管寄せ６からＺ方向下側に延びたあと、屈曲して分岐部８ａに接続する。分岐部８ａは、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの間に配置されている。分岐部８ａは、Ｔ字型の管継手であり、第１下部管寄せ２ａ側と第２下部管寄せ２ｂ側とに向けて降水管８をＹ方向に２分岐させる。管部８ｃは、分岐部８ａから下向きに屈曲して第１下部管寄せ２ａの上部に接続する。管部８ｄは、分岐部８ａから下向きに屈曲して第２下部管寄せ２ｂの上部に接続する。この構成により、分岐部８ａは、排水管７と同様、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの内部を互いに連通させる機能を有する。
【0036】
分岐部８ａから第１下部管寄せ２ａまでの管部８ｃと、分岐部８ａから第２下部管寄せ２ｂまでの管部８ｄとは、分岐部８ａを中心にＹ方向に対称形状とされる。そのため、分岐部８ａから第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂまでの各流路抵抗が同等であり、降水管８からの水の分配量の均一性が向上する。
【0037】
降水管８は、上部管寄せ６と分岐部８ａとの間に、濃縮排水口１４を有する。濃縮排水口１４は、濃縮排水弁１５（図２参照）に接続する。濃縮排水弁１５を開くことで、降水管８内の水を外部へ排出（濃縮ブローと呼ばれる）できる。給水管９ａ、９ｂからの給水と、濃縮排水口１４からの排水とによって、缶体ＷＳ内の不純物濃度が低下する。
【0038】
降水管８は、分岐部８ａと濃縮排水口１４との間に、水質計測部１６（図２参照）を有する。水質計測部１６は、分岐部８ａと濃縮排水口１４との間に設けられた接続口８ｅ（図１参照）に接続される。水質計測部１６は、例えば、管内の水の電気伝導度を計測する電気伝導度センサを有する。水質計測部１６により缶体ＷＳ内の水の電気伝導度を監視することで、缶体ＷＳ内の水の濃縮具合を把握することができる。そして、電気ボイラ１の運転に伴い、缶体ＷＳ内の水が所定より濃縮した場合、濃縮排水弁１５を開けて濃縮ブローが実施される。
【0039】
降水管８の第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂに対する各接続位置と、排水管７の第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂに対する各接続位置とは、Ｘ方向において略一致（図２参照）していて、Ｚ方向に対向（図４参照）している。降水管８が排水管７の直上に接続するので、降水管８から戻される水に含まれる析出物が排水管７の近傍に堆積しやすくなる。そのため、排水管７による排水（ブロー）時に缶体ＷＳ内の堆積物（スラッジ）を効果的に除去できる。
【0040】
（水位検出器）
図２に示すように、水位検出器３０は、上部管寄せ６と、第１下部管寄せ２ａ又は第２下部管寄せ２ｂの少なくとも一方とに、検出器接続管３１を介して接続されている。本実施形態では、水位検出器３０は、第１下部管寄せ２ａのみに接続（図３参照）しているが、第２下部管寄せ２ｂのみに接続してもよいし、両方に接続してもよい。検出器接続管３１は、水位検出器３０の上端部と上部管寄せ６とを接続する上部連通管３１ａと、水位検出器３０の下端部と第１下部管寄せ２ａとを接続する下部連通管３１ｂと、を含む。なお、図１、図４では、水位検出器３０及び検出器接続管３１の図示を省略している。
図２に示すように、水位検出器３０は、上部管寄せ６と、第１下部管寄せ２ａ又は第２下部管寄せ２ｂの少なくとも一方とに、検出器接続管３１を介して接続されている。本実施形態では、水位検出器３０は、第１下部管寄せ２ａのみに接続（図３参照）しているが、第２下部管寄せ２ｂのみに接続してもよいし、両方に接続してもよい。検出器接続管３１は、水位検出器３０の上端部と上部管寄せ６とを接続する上部連通管３１ａと、水位検出器３０の下端部と第１下部管寄せ２ａとを接続する下部連通管３１ｂと、を含む。なお、図１、図４では、水位検出器３０及び検出器接続管３１の図示を省略している。
【0041】
上部連通管３１ａは、上部管寄せ６におけるＸ方向（第１方向）の一端側（Ｘ１側）に配置されている。下部連通管３１ｂは、第１下部管寄せ２ａにおけるＸ方向の一端側に配置されている。そのため、本実施形態では、検出器接続管３１と、降水管８と、排水管７とが、共に、第１下部管寄せ２ａ（又は第２下部管寄せ２ｂ）におけるＸ方向（第１方向）の一端側に配置されている。検出器接続管３１と、降水管８と、排水管７とは、複数（１２本）の水管３よりもＸ方向の一端側（Ｘ１側）に配置されている。
【0042】
水位検出器３０は、検出容器３２と、検出容器３２に配置される複数の電極棒３３とを有する。検出容器３２は、上面及び下面が上部連通管３１ａ及び下部連通管３１ｂとそれぞれ接続し、内部に水が収容される。検出容器３２の水位と各水管３の水位とは、実質的に等しい。水位検出器３０は、検出容器３２の水位を検出することによって、水管３の水位を検出することができる。水位とは、Ｚ軸方向における水の表面の位置をいう。
【0043】
複数の電極棒３３は、検出容器３２の内部に配置される。本実施形態において、電極棒３３は、３本の電極棒３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃを含む。なお、電極棒３３は、２本または４本以上設けられてもよい。
【0044】
電極棒３３は、導電性材料で形成された棒状の部材である。電極棒３３の上端部は、絶縁性部材（図示せず）を介して検出容器３２の上蓋に保持される。電極棒３３の下端部は、検出容器３２の内面から離れている。
【0045】
電極棒３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃは、それぞれの下端部のＺ軸方向の位置が異なる。本実施形態においては、電極棒３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃのうち、電極棒３３Ａの下端部が最も高い位置に配置され、電極棒３３Ａの下端部に次いで電極棒３３Ｂの下端部が高い位置に配置され、電極棒３３Ｃの下端部が最も低い位置に配置される。
【0046】
検出容器３２は、導電性材料で形成される。検出容器３２は、複数の電極棒３３の共通電極として機能する。検出容器３２に収容されている水と電極棒３３の下端部とが接触することにより、検出容器３２と電極棒３３とは水を介して通電される。
【0047】
水位検出器３０は、複数の電極棒３３のそれぞれを流れる電流の有無に基づいて、検出容器３２中の水位を検出する。Ｚ軸方向において、電極棒３３Ｃの下端部の位置と電気ヒータ４の発熱領域ＦＡの上端部（境界ＥＧ）の位置とは、実質的に同一である。
【0048】
電極棒３３Ｂ、３３Ｃが水を検出し、電極棒３３Ａが水を検出しない場合、制御装置４０は、給水ポンプ２２を作動させて給水を実施する。電極棒３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃの全部が水を検出した場合、制御装置４０は、給水ポンプ２２の作動を停止して給水を停止する。これにより、水管３の水位は、電極棒３３Ａの下端部と電極棒３３Ｂの下端部との間の位置に維持される。水管３の水位が電極棒３３Ａの下端部と電極棒３３Ｂの下端部との間に維持されることにより、電気ヒータ４の発熱領域ＦＡの全部が水に浸かることができる。制御装置４０は、電極棒３３Ｃが水を所定時間検出しない場合、電気ヒータ４への電力供給を停止してもよい。
【0049】
＜缶体の設置面積（フットプリント）＞
図３に示すように、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂは、概略でＸ方向の長さＬｘを有する。長さＬｘは、６本の水管３をピッチＬｐで配列し、かつ、一端側（Ｘ１側）に降水管８及び排水管７を接続する領域を確保した分の長さに相当する。なお、第１下部管寄せ２ａは、一端部を延長して、延長部分に水位検出器３０の検出器接続管３１を接続（図２参照）させているが、ここでは延長部分については除外して説明する。第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂは、Ｙ方向に長さＬｙだけ離れて並んでいる。第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂは、直径ｄを有する。缶体ＷＳの設置面積（フットプリント）の概略形状は、（Ｘ方向×Ｙ方向）＝「Ｌｘ×（Ｌｙ＋２ｄ）」の長方形状となる。
図３に示すように、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂは、概略でＸ方向の長さＬｘを有する。長さＬｘは、６本の水管３をピッチＬｐで配列し、かつ、一端側（Ｘ１側）に降水管８及び排水管７を接続する領域を確保した分の長さに相当する。なお、第１下部管寄せ２ａは、一端部を延長して、延長部分に水位検出器３０の検出器接続管３１を接続（図２参照）させているが、ここでは延長部分については除外して説明する。第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂは、Ｙ方向に長さＬｙだけ離れて並んでいる。第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂは、直径ｄを有する。缶体ＷＳの設置面積（フットプリント）の概略形状は、（Ｘ方向×Ｙ方向）＝「Ｌｘ×（Ｌｙ＋２ｄ）」の長方形状となる。
【0050】
＜効果＞
以上説明したように、本実施形態の電気ボイラ１は、水平面内でＸ方向（第１方向）に延びる第１下部管寄せ２ａと、水平面内でＸ方向（第１方向）と直交するＹ方向（第２方向）に並んで配置された第２下部管寄せ２ｂと、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの各々に、複数ずつ配置されるとともに上方に延びる水管３と、複数の水管３の各々と上昇管５を介して接続した１つの上部管寄せ６と、を備える。第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂを並列で配置してそれぞれ複数の水管３を設けることにより、水管３の本数を増大させることができるので、電気ボイラ１の出力を増大させることができる。仮に、１本の下部管寄せに１２本の水管３をすべて配列する場合、図３において缶体ＷＳのＸ方向の長さ寸法が単純計算で２倍（２×Ｌｘ）になり、Ｙ方向の幅が半分未満（ｄ）になる。この場合、缶体の設置領域（フットプリント）は、Ｘ方向の長さ寸法が非常に大きくなり設置場所の確保が難しくなるとともに、Ｙ方向の幅寸法が小さく缶体ＷＳが倒れやすく不安定になる。これに対して、本実施形態では、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂのＸ方向の長さ（Ｌｘ）が抑制でき、細長い設置場所を確保する必要がなくなる。また、缶体ＷＳの設置領域のＹ方向の幅寸法（Ｌｙ＋２ｄに相当）がＸ方向の長さ（Ｌｘ）に対して過度に小さくならないので、安定性が向上する。したがって、本実施形態によれば、設置の容易性を確保しつつ、出力を増大させるのに適した構造の電気ボイラ１が得られる。
以上説明したように、本実施形態の電気ボイラ１は、水平面内でＸ方向（第１方向）に延びる第１下部管寄せ２ａと、水平面内でＸ方向（第１方向）と直交するＹ方向（第２方向）に並んで配置された第２下部管寄せ２ｂと、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの各々に、複数ずつ配置されるとともに上方に延びる水管３と、複数の水管３の各々と上昇管５を介して接続した１つの上部管寄せ６と、を備える。第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂを並列で配置してそれぞれ複数の水管３を設けることにより、水管３の本数を増大させることができるので、電気ボイラ１の出力を増大させることができる。仮に、１本の下部管寄せに１２本の水管３をすべて配列する場合、図３において缶体ＷＳのＸ方向の長さ寸法が単純計算で２倍（２×Ｌｘ）になり、Ｙ方向の幅が半分未満（ｄ）になる。この場合、缶体の設置領域（フットプリント）は、Ｘ方向の長さ寸法が非常に大きくなり設置場所の確保が難しくなるとともに、Ｙ方向の幅寸法が小さく缶体ＷＳが倒れやすく不安定になる。これに対して、本実施形態では、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂのＸ方向の長さ（Ｌｘ）が抑制でき、細長い設置場所を確保する必要がなくなる。また、缶体ＷＳの設置領域のＹ方向の幅寸法（Ｌｙ＋２ｄに相当）がＸ方向の長さ（Ｌｘ）に対して過度に小さくならないので、安定性が向上する。したがって、本実施形態によれば、設置の容易性を確保しつつ、出力を増大させるのに適した構造の電気ボイラ１が得られる。
【0051】
また、本実施形態においては、電気ボイラ１は、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの各々を連通させる連通部７ａを有する排水管７をさらに備える。これにより、ブロー用の排水管７を連通管としても機能させることができるので、各第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂを連通させるための構造（連通管）を設ける必要がない。その結果、缶体ＷＳの構造を簡素化できる。
【0052】
また、本実施形態においては、電気ボイラ１は、上部管寄せ６に接続され、分岐部８ａで分岐して第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの各々に接続する降水管８をさらに備える。これにより、降水管８を連通管としても機能させることができるので、各第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂを連通させるための構造（連通管）を設ける必要がない。また、不純物濃度が上昇した水を、分岐部８ａで分岐させて第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂに分配できるので、第１下部管寄せ２ａと第２下部管寄せ２ｂとの間での水の不純物濃度のばらつき（偏り）を抑制できる。その結果、各水管３での水の沸騰状態、水位、スケール付着の進行度などのばらつきを抑制できる。なお、降水管８と上部管寄せ６との間にセパレータを設けた場合でも同様の効果が得られる。
【0053】
また、本実施形態においては、電気ボイラ１は、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの各々に接続された給水管９ａ、９ｂをさらに備え、給水管９ａ、９ｂは、少なくとも第１下部管寄せ２ａ又は第２下部管寄せ２ｂのＸ方向（第１方向）の中間位置に接続される。ここで、給水管９ａ、９ｂの接続位置からの距離に応じて、水の温度などに勾配が生じる。そのため、給水管９ａ、９ｂをＸ方向の中間位置に接続することにより、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの内部で、一端側（Ｘ１側）と他端側（Ｘ２側）との勾配を近づけ、水の温度などのばらつきを抑制できる。
【0054】
また、本実施形態においては、給水管９ａ、９ｂは、少なくとも第１下部管寄せ２ａ又は第２下部管寄せ２ｂのＸ方向（第１方向）の内部においてＸ方向（第１方向）の一端側と他端側とに向いた給水口ＳＰ１、ＳＰ２を有する。第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの内部で、中央から各端部に向けて水を送り出せるので、水の温度、不純物濃度などの勾配が形成されるのを効果的に抑制できる。
【0055】
また、本実施形態においては、電気ボイラ１は、上部管寄せ６と、第１下部管寄せ２ａ又は第２下部管寄せ２ｂの少なくとも一方とに、検出器接続管３１を介して接続された水位検出器３０をさらに備え、検出器接続管３１と、降水管８と、排水管７とが、共に、第１下部管寄せ２ａ又は第２下部管寄せ２ｂにおけるＸ方向（第１方向）の一端側に配置されている。これにより、水位検出器３０やバルブ（排水弁１３、濃縮排水弁１５）が設けられる配管群を、缶体ＷＳの端部に集約して配置できる。その結果、日常点検やメンテナンス時に作業者が一ヶ所で作業を行えるので、作業性を向上させることができる。
【0056】
また、本実施形態においては、降水管８は、上部管寄せ６と分岐部８ａとの間に、濃縮排水口１４を有する。ここで、分岐部８ａの下流（管部８ｃまたは管部８ｄのいずれか）に濃縮排水口１４を設ける場合、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの一方では濃縮排水口１４からの濃縮ブローによって不純物濃度が低下するが、他方では不純物濃度が低下しにくいため、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの間で不純物濃度の偏りが生じやすい。そこで、上部管寄せ６と分岐部８ａとの間に濃縮排水口１４を設けることにより、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの間での不純物濃度の偏りを抑制できる。
【0057】
また、本実施形態においては、降水管８は、分岐部８ａと濃縮排水口１４との間に、水質計測部１６をさらに有する。ここで、分岐部８ａの下流（管部８ｃまたは管部８ｄのいずれか）に水質計測部１６を設ける場合、実質的に第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂのどちらか一方の水質を計測することになり、降水管８からの水の分配に偏りが生じた場合に水質変化をとらえることが難しくなる。そこで、上部管寄せ６と分岐部８ａとの間に水質計測部１６を設けることにより、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂへの分配前の水質を計測でき、仮に水の分配に偏りが生じた場合でも缶体ＷＳ内の水質を、より正確に把握できる。
【0058】
＜変形例＞
実施形態では、上部管寄せ６（図４参照）を第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂよりもＹ方向の片側にずれた位置に配置する例を示したが、上部管寄せ６を例えば図５のように配置してもよい。図５は、缶体ＷＳの変形例を模式的に示す正面図である。図５では、上部管寄せ６は、Ｙ方向において、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの間の位置に配置されている。図４の構成と比較して、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの距離（図３のＬｙ）は大きくなるものの、上部管寄せ６がＹ方向にはみ出さないため、缶体ＷＳ全体のＹ方向寸法を低減できる。また、缶体ＷＳ全体の重心位置をＹ方向の中央に寄せることができるので、缶体ＷＳ全体のＹ方向寸法を低減しても、安定性が向上する。
実施形態では、上部管寄せ６（図４参照）を第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂよりもＹ方向の片側にずれた位置に配置する例を示したが、上部管寄せ６を例えば図５のように配置してもよい。図５は、缶体ＷＳの変形例を模式的に示す正面図である。図５では、上部管寄せ６は、Ｙ方向において、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの間の位置に配置されている。図４の構成と比較して、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの距離（図３のＬｙ）は大きくなるものの、上部管寄せ６がＹ方向にはみ出さないため、缶体ＷＳ全体のＹ方向寸法を低減できる。また、缶体ＷＳ全体の重心位置をＹ方向の中央に寄せることができるので、缶体ＷＳ全体のＹ方向寸法を低減しても、安定性が向上する。
【0059】
また、実施形態では、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂを設けた例を示したが、下部管寄せを３本以上、すなわち、第３下部管寄せ、第４下部管寄せ、・・・、を設けてもよい。また、各下部管寄せに設ける水管３の本数は、特に限定されず、複数であれば任意である。
【0060】
また、実施形態では、排水管７に連通部７ａを設けた例を示したが、排水管７に連通部７ａを設けずに、各下部管寄せに排水管７を個別に設けてもよい。同様に、降水管８に分岐部８ａを設けた例を示したが、降水管８に分岐部８ａを設けずに、各下部管寄せに降水管８を個別に設けてもよい。これらの場合に、各下部管寄せを連通させる連通管を、排水管７及び降水管８とは別に設けてもよい。
【0061】
また、実施形態では、給水管９ａ、給水管９ｂを、それぞれ第１下部管寄せ２ａ、第２下部管寄せ２ｂのＸ方向の中間位置に接続した例を示したが、Ｘ方向の端部側に接続してもよいし、複数個所（例えばＸ方向の一端と他端）に接続してもよい。また、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂの一方のみに給水管を設けつつ、第１下部管寄せ２ａ及び第２下部管寄せ２ｂを相互に連通させることで、１本の給水管によって両方の下部管寄せに給水してもよい。また、給水管９ａ、９ｂの給水口は１つでもよい。
【0062】
また、実施形態では、検出器接続管３１と、降水管８と、排水管７とを、Ｘ方向の端部に配置した例を示したが、各管をＸ方向の中央に集約してもよいし、別々の位置に分散して配置してもよい。
【符号の説明】
【0063】
１…電気ボイラ、２ａ…第１下部管寄せ、２ｂ…第２下部管寄せ、３…水管、４…電気ヒータ、５…上昇管、６…上部管寄せ、７…排水管、７ａ…連通部、７ｂ、７ｃ、７ｄ…管部、８…降水管、８ａ…分岐部、８ｂ、８ｃ、８ｄ…管部、８ｅ…接続口、９ａ、９ｂ…給水管、９ｃ…管継手、１１…蒸気管、１２…蒸気弁、１３…排水弁、１４…濃縮排水口、１５…濃縮排水弁、１６…水質計測部、２０…給水装置、２１…給水分岐部、２２…給水ポンプ、２３…給水弁、３０…水位検出器、３１…検出器接続管、３１ａ…上部連通管、３１ｂ…下部連通管、３２…検出容器、３３（３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ）…電極棒、４０…制御装置、４１…電源、ＦＡ…発熱領域、ＮＡ…非発熱領域、ＥＧ…境界、ＳＰ１、ＳＰ２…給水口、ＷＳ…缶体、Ｌｐ…ピッチ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】